Nokkrar mikilvægar hugmyndir í tómarúm tækni

Nokkrar mikilvægar hugmyndir í tómarúm tækni

Í einni andrúmslofti er sameindarþéttleiki loft n = 2,7 × 1019 / cm3.
Loft er blanda af lofttegundum, þar sem hlutfallsleg sameindamassi er í réttu hlutfalli við sameindir gassins. Hlutfallsleg mólmassi köfnunarefnis var 28.016 og rúmmálhlutfallið var 78,1%. Hlutfallsleg mólþunga súrefnis er 32 og rúmmálhlutfallið er 20,93%. Hlutfallsleg mólþunga argon er 39.944 og rúmmálhlutfallið er 0,933%.
Meðalhlutfallsleg sameindamassi = (32 x 28,016 x 78,1 + 20,93 + 39,944 x 0,933) / (78,1 + 20,93 + 0,933) = 28,96
Samkvæmt kenningunni um lofttegundir er þrýstingurinn reiknaður sem
P = nkT

Í alþjóðlegum staðalbúnaði (þrýstingur Pa, rúmmál m3) er boltzmann stöðugt k 1,38 × 10-23 J / k.
Þéttleiki gas sameinda er núll
N = p / (kT) (1-4)
Við þrýsting 1Pa og hitastig 27 ° C er þéttleiki gas sameinda n
N = 1 / (1,38 x 10-23 x + 27) (273) = 2,4 x 1020 / m3
Þannig eru 1011 gas sameindir á rúmmetra pláss, jafnvel í tómarúm 10-9 Pa.

1. Meðaltal frjáls leið gas sameinda

A gas samanstendur af fjölda sameinda. Við 0 ℃ andrúmsloft er 1 mól (6,02 × 1023 sameindir) í 22,4L plássi. Þessar sameindir ferðast við stofuhita á 500 til 1.500 m / s og rekast á við aðra sameindir, breyta stefnu og hraða og smelltu síðan á aðra sameindir. Fjarlægðin milli tveggja árekstra er kallað meðaltal frjálst slóð.
  meina frjálsa leið   Lambda [m], þrýstingur p [Pa], hitastig T [K] og sameindaþvermál D [m]
Lambda = 3,11 x 10 til 24 T / pD2 (1-5)

Þannig er meðallausa leiðin í gas sameind í öfugu hlutfalli við þrýstinginn, sem er í réttu hlutfalli við hitastigið, og öfugt í réttu hlutfalli við veldi sameindaþvermálsins.
Raunverulegar upplýsingar um þrýsting og mólmælingar með frjálsri leið fyrir loft með hitastig 25 ° C sýna að 1Pa er 7 mm, 10-1 Pa er 7cm, 10-2pa er 70cm, 10-3 Pa er 7m og 10-4 Pa er 70m. Muna þessar tölur til að gera tómarúmið skynsamlegri.

2. Tíðni tíðni sameindasöfnunar

Fjöldi gas sameinda sem stökkva inn í föstu yfirborð á hverja einingu og svæði er kallað atvik tíðni. Tengslin milli tíðni tíðni r og þrýstings p [Pa], hlutfallsleg mólmassi gas Mr og hitastig T [K] er tjáð sem
R = 2,6 × 10-24 p / (MrT) 1/2 [m2 · s] (1-6)

Fjöldi gas sameinda sem stökkva inn í föstu yfirborð á hverja einingu og svæði er kallað atvik tíðni. Tengslin milli tíðni tíðni r og þrýstings p [Pa], hlutfallsleg mólmassi gas Mr og hitastig T [K] er tjáð sem
R = 2,6 × 10-24 p / (MrT) 1/2 [m2 · s] (1-6)

Ef meðallausa leiðin í gasameindunum er eins eða lengri en stærð ílátsins, eru fleiri árekstra milli gasameindanna og veggsins en milli gasameindanna. Þetta ástand er kallað sameindaflæði (mynd 1.3 (a)). Ef meðaltali frjáls leið er stutt, er fjöldi árekstra milli gas sameindir hærra en á milli gas sameinda og vegg ílátsins. Þetta ástand er kallað seigfljótandi flæði (mynd 1.3 (b)). Þegar seigfljótandi gas sameindir eru reknar úr leiðslunni er hraða miðlægs ás hámarks og hraði nálægt veggnum minnkar smám saman.

Fyrir sameindaflæði eða seigflæði er mismunandi gerð tómarúmdælna valin til að fá tómarúm, sem verður lýst nánar í tómarúmdæluhlutanum.

FIG. 1,3 skýringarmynd af sameindaflæði og seigfljótandi flæði

3. Hitaleiðni í lofttæmi

Hitaleiðni á sér stað þegar hitastig er á milli tveggja staða í geimnum. Ef um seigfljót er að ræða, breytist sameindarþéttleiki hitaflutnings og meðaltalsfrjálst slóð sameindanna einnig þegar þrýstingur breytist. Vegna þess að meðaltal frjáls leið og sameindaþéttleiki hefur gagnstæða áhrif á varmaleiðni er framlag gas til hitaleiðni óverulegt fyrir seigflæði.
Þegar um er að ræða sameindaflæði, ef meðaltali frjálsa leiðin í gasameindunum er lengri en bilið milli tveggja hliðar lofttæmisins, munu gas sameindirnar, sem fá hitaorku, hreyfa beint í gegnum tómarúmið að hinni hliðinni. Þannig er magn hita sem flutt er í gegnum sameindirnar í gasinu tengt sameindaþéttleika gassins. Sameindaþéttleiki gas er í réttu hlutfalli við þrýstinginn, þannig að hitinn sem flutt er af sameindunum er í réttu hlutfalli við þrýstinginn. Hins vegar er sameindaþéttleiki í sameindaflæði mjög lágt og raunveruleg hita flytja er hverfandi.
Fyrir tómarúm umhverfi er hitaleiðni sameinda flæði ríkisins aðallega geislun. Til að bæta gæði þunns kvikmyndarinnar sem vaxa í tómarúmi, er undirlagið venjulega hitað, sem aðallega er náð með hitauppstreymi.

IKS PVD, tómarúmi húðun vél, samband: iks.pvd@foxmail.com